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発明の名称 ボールエンドミル
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−113810
公開日 平成10年(1998)5月6日
出願番号 特願平8−289080
出願日 平成8年(1996)10月11日
代理人
発明者 紺谷 康夫 / 吉年 成恭 / 岡西 良祐
要約 目的
高速加工を行えるボールエンドミルの外周刃と回転中心付近を異なる材料で形成し超高速切削加工を行う工具を提供することを目的とする。削に適当で、かつ製作および再研削が容易なボールエンドミルを提供する。

構成
工具本体の外周刃はCBN焼結体からなる複数の切れ刃が形成されるとともに、前記切れ刃部の中心刃付近は超硬合金等で形成され、その刃径が5〜20mmとすることにより構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 工具本体の外周にCBN焼結体からなる複数の切れ刃が形成されるとともに、前記切れ刃部の中心付近は超硬合金等で形成されていることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項2】 請求項1記載のボールエンドミルにおいて、前記ボールエンドミルの刃径が4〜25mmであることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項3】 請求項1記載のボールエンドミルにおいて、前記ボールエンドミルがスローアウェイ式のチップを装着して成ると共に、その刃径が10〜50mmであることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項4】 請求項1記載のボールエンドミルにおいて、前記ボールエンドミル回転中心と、前記超硬合金の回転中心とが異なることを特徴とするボールエンドミル。
【請求項5】 請求項1記載のボールエンドミルにおいて、前記ボールエンドミルの超硬合金のCo含有量が3%以下の超硬から成ることを特徴とするボールエンドミル。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切れ刃部がCBN焼結体からなるボールエンドミルに関する。
【0002】
【従来の技術】フライス盤などの工作機械を用いて、焼入れ鋼材などの高硬度材を切削する用をなすボールエンドミルにCBN焼結体を用いることは周知であるが、例えば超高速加工技術の研究(新潟県工業技術センタ−工業技術研究報告書24号9−13頁)に示されているボールエンドミルは、切削速度1100m/minの超高速で、SKD11等を切削した例であるが、従来のCBN工具は仕上げ用の概念より、直彫加工等通常の切削加工への適用を示唆するものである。また、超硬に被覆を施した工具との比較では実加工時間を1/7以下に短縮できたと記載されている。更に、CBN焼結体は工具材料として汎用性の高い超硬合金に比べて、一層硬さが高く、高硬度材切削用途に適当とされるが、きわめて高い硬さをもつものの比較的もろい性質を示し、とくにバインダー量の少ないものほど顕著である。また、材料の寸法形状に制限があるうえ、被加工性が悪くて工具形状を自由に得られないため、通常のボールエンドミルは加工しにくく、使用上においても断続切削となるため、切削中にチッピングを生じやすいため微小切削の仕上げ用など限られた用途にしか利用できないものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】調質材、特にHRC40〜55程度のそれほど硬さが高くない鋼の切削加工に対する期待は多岐の分野で高まりつつあり、一層容易に短時間で切削できることが求められている。しかしながら、従来技術で述べたものは、空気静圧スピンドルを使用して数万回転で行われているため、高い振れ精度が得られ低振動であり達成できたものである。しかるに、通常に用いられているスピンドルでは数万の高速回転は望むべくもなく、またある程度のエンドミルの刃径が有れば、回転数をあまり上げなくとも、それなりの高速で使用することが可能である。
【0004】
【本発明の目的】本発明は以上のように、ある程度の刃径を有するボールエンドミルを用い、数千回転の領域で高速加工を行えるボールエンドミルであり、外周刃と回転中心付近を異なる材料で形成し、中心付近では低速ゆえの耐チッピング、耐欠損性に富む材料を用い、外周付近では、高速切削に対応するCBN焼結体で切れ刃部を形成し、数千回転で高速切削加工を行う工具を提供するものである。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するために、工具本体の外周刃はCBN焼結体からなる複数の切れ刃が形成されるとともに、前記切れ刃部の中心刃付近は超硬合金等で形成され、その刃径がCBN焼結体とシャンク部とを接合する場合では5〜20mmで、スローアウェイ式のチップを用いる場合には、その刃径が10〜50mmであり、更に、前記ボールエンドミル回転中心と、前記超硬合金の中心とを異ならせるよう配置し、回転中心付近はCo含有量が3%以下の超硬で形成したものである。
【0006】
【作用】CBN焼結体はその高い硬さゆえ、被加工性が悪く、工具形状を自由に得られない。したがって、複雑な形状を避けた工具形状が望ましい。本発明によれば、中心刃付近は超硬合金であるため加工性が良く、複雑な形状でも難なく行うことが出来る。中心付近から外周にかけては、仮想球状の輪郭をもたせ、またすくい面・逃げ面等を製作するが、中心付近の加工よりは単純な加工で工具を完成させることができる。
【0007】また、中心部に使用する超硬合金は、超硬そのものの強度を生かし、かつ、CBN焼結体の切削速度で十分機能するように、超硬合金中の結合相含有量を低減し、切削等の熱による影響を極力抑えるため、結合相の含有量はWCの空隙を埋める程度有れば良く、粗粒で有れば数%、微粒で有れば0.数%有れば十分である。WCの他に周期率表の4a、5a、6a族の炭化物、窒化物、炭窒化物等を添加し製作しやすくしたものでも良く、特にWCの有する高剛性、高硬度を生かし、ZrC等の耐塑性変形性を向上させる添加元素を用いたものでも良い。以下、実施例に基づいて詳細に説明する。
【0008】
【実施例】図1〜図4は本発明の一実施例である。図1、図2は、CBN焼結体1の中心部に超硬合金2を固着したものであって、刃径は8mm、刃長8mm、全長60mmの2枚刃の例を示す。まず、CBN焼結体1は円柱状で中心部を除去するか、また、中心部に超硬合金2を埋めた状態で超高圧焼結により作成した。この際、図2に示すようにCBN焼結体1の外径の中心と、超硬2の中心をずらして製作することにより、例えば2枚刃の場合にはCBN焼結体と超硬部の境界を1枚目の刃と2枚目の刃とで合わないようにすることができ、超硬部、特にCBN焼結体との境界部の摩耗を低減することが出来る。また、高速で使用するため、超硬部分のみの速度をより低くすることができ摩耗を低減することが出来る。
【0009】図3は工具として、CBN焼結体1とシャンク部3と固着したもので、シャンク部3の先端部にCBN焼結体1、その中心付近には超硬合金2により、図4に示すS字切れ刃部4が形成されている。このS字形状は一般的に超硬合金ソリッドボールエンドミルに用いられている形状であり、回転中心部はボール刃部分とつなぎ、カット部等を加工することにより、切削速度0の部分をなくすため、様々に工夫した形状である。次に、図1、図2を用いた本発明品、及び同じ寸法のコーティングした超硬合金製のソリッドボールエンドミルと、硬さHRC45に調質した冷間金型用合金鋼の切削により比較した。ここで、切削諸元は以下のように異なる諸元とした。
本発明例 切削速度 200m/min(回転数8000rpm)
送り量 0.04mm/刃 切り込み量 軸方向 1mm 半径方向 1mm 比較例 切削速度 100m/min(回転数4000rpm)
送り量 0.04mm/刃 切り込み量 軸方向 1mm 半径方向 1mm切削速度を変更したため、本発明例と比較例では加工能率が2:1なる。
【0010】その結果、同切り屑排出量において、本発明例はコーティングした超硬合金製の3倍以上、切削仕上げ面粗さにおいても本発明例のボールエンドミルが優れた成績を示した。また、切り刃の摩耗状態は、両者とも正常摩耗を示し、特に図2を用いた本発明例は、CBN焼結体と超硬の境界部5及び6が回転中心からの位置が異なるため、図1を用いた本発明例より摩耗状態は良好であった。また、本発明品はCBN製のボールエンドミルに比較し中心部が超硬製であるため加工が容易であり、ボールエンドミルでは使用後、底刃先端が他の部分に比べて損傷が大きいため再研削が必要となるが、このときも本発明品の場合は容易に再生ができる。更に、中心部の超硬の径とCBN焼結体の径との比率は、被削材の硬さ、工具材質、工具直径を勘案して適宜設計することができる。中心となる超硬刃は実施例では2枚刃としたが、1枚刃でも、又3枚以上の複数設けても良い。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、外周をCBN焼結体、中心部分を超硬合金で設けることにより、高硬度の被削材であっても高速切削が可能であり、かつ工具寿命を長くすることが可能となった。また、中心部の加工が容易で、耐チッピング製に優れているため荒加工〜仕上げまで多用途な加工に適用することが出来る。




 

 


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